抓草机工作装置的智能控制系统设计

摘要

本文对近年来焚烧秸秆屡禁不止，造成大气污染的现象进行了分析，认为其主要原因是缺少高效的秸秆收集装载机械，在秸秆收集加工过程中形成薄弱环节，从而影响秸秆的综合利用。因此，完善秸秆收集、运输、加工处理系列机械，提高系列机械的综合性能，对推进秸秆综合利用程度的提升具有重要意义。抓草机是秸秆机械化收集和装载运输必不可少的装备之一，近年得到了快速发展，特别是在向着减轻驾驶的疲劳强度、提高驾驶的舒适性等综合性能和智能化控制方面，成为研究的热点。
　　研究通过实地考察和查阅资料，分析了抓草机的现况及其相关智能控制技术的需求，介绍了工作装置的结构及其工作过程，并对工作装置进行了力学分析、对动臂部分进行了有限元分析、对举升油缸进行仿真分析。于此，提出了基于CAN总线的抓草机工作装置的智能控制系统方案，设计了硬件模块、软件结构，并进行了源程序的编写。工作装置智能控制系统包括两个子系统:抓取质量记录系统和抓举高度显示系统。抓取质量记录系统完成对抓举货物的称重以及超载预警功能;抓举高度显示系统利用气压随高度升高而下降的原理显示抓举货物的具体高度位置。最后对抓草机的发展趋势进行了探讨，提出抓草机应在智能化控制的基础上有五个大的发展方向:总线化，两极化，系列化，网络化，绿色化。
　　本文提出并设计了抓草机工作装置的智能控制系统，实现了货物称重，超载预警和高度显示的功能，对推进抓草机的智能化发展有一定的指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外相关研究

1．2．1 国外相关研究

1．2．2 国内相关研究

1．3 课题研究的意义和主要内容

1．3．1 课题研究的意义

1．3．2 课题研究的主要内容

2 抓草机的相关智能控制技术

2．1 动力系统

2．2 计算机监控系统

2．3 远程控制系统

2．4 其它方面

3 抓草机工作装置结构，工作过程及其设计要求

3．1 工作装置结构

3．2 工作过程

3．3 工作装置设计要求

4 工作装置的静力学分析

4．1．1 外载荷的确定

4．1．2 外载荷计算

4．2 工作装置的受力分析

4．2．1 对称载荷工况分析

4．2．2 偏载工况分析

4．3 工作装置的强度校核

5 抓草机动臂的有限元分析和举升油缸的ADAMS仿真

5．1 动臂有限元分析

5．1．1 动臂建模

5．1．2 动臂材料属性定义

5．1．3 动臂网格的划分

5．1．4 施加位移约束和载荷

5．1．5 动臂有限元结果分析

5．2 举升油缸ADAMS仿真

5．2．1 仿真注意事项

5．2．2 动力学仿真结果分析

6 抓草机工作装置智能控制系统整体设计

6．1 系统结构设计

6．2 智能节点的结构设计

6．3 智能节点的硬件实现

6．3．1 硬件的选择

6．3．2 电路的设计

6．4 智能节点的软件实现

6．4．1 智能节点的软件模型

6．4．2 CAN通信的步骤和流程

6．4．3 CAN基本通信软件

6．4．4 应用层协议软件

6．4．5 数据字典

6．4．6 具体应用程序

6．4．7 源程序

6．5 CAN智能节点的调试

6．5．2 CAN智能节点基本通信的调试

6．6 本章小结

7 抓草机工作装置智能控制系统具体设计

7．1 系统功能

7．2 抓取质量记录系统设计

7．2．1 抓草机抓举稳定性分析

7．2．2 系统功能实现

7．3 抓举高度显示系统设计

7．3．1 抓举高度显示系统的工作原理

7．3．2 数字高度仪

7．3．3 抓举高度显示系统电路

7．4 软件的设计

8 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

8．2．1 总线化

8．2．2 两极化发展

8．2．3 产品形成系列

8．2．4 技术参数网络化

8．2．5 绿色产业道路(节能减排)

参考文献

附件